Anwendungen

Grundsätzliches

Bei dem smartE5 GmbH Energie-Rückgewinnungs-System (ERS), Modell ERS 200, handelt es sich um ein weiterentwickeltes Thermogeneratorensystem (TEG) der neuesten Generation. Das ERS 200 ist weltweit das erste Thermogeneratoren-Komplettsystem, vorwiegend für den Niedertemperaturbereich und für industrielle Einsatzzwecke konzipiert. Aus Wärme bzw. Abwärme grundsätzlich jedweder Art kann damit umweltfreundlich Strom produziert werden. Die smartE5 GmbH liefert die ERS in jeder gewünschten Größe schlüsselfertig.

Hier ein Beispiel eines ERS der Baureihe „evolution 1“ im eingebauten Zustand (zwei Module) in einem Produktionsunternehmen, zur Nutzung von Kompressor-Abwärme zur Stromproduktion:

smartE5 Energie-Rückgewinnungs-System (ERS)

Technologie

Gemäß dem Seebeck-Effekt (nach Thomas Johann Seebeck, Physiker, 1770-1831) entsteht elektrische Spannung, wenn ein geschlossener Stromkreis aus zwei verschiedenen Leitern hergestellt wird, bei dem an den Kontaktstellen Temperaturdifferenzen herrschen. Auf diesem grundsätzlichen Funktionsprinzip basiert das Energie-Rückgewinnungs-System (ERS) der smartE5 GmbH. Für weitergehende Informationen empfehlen wir Ihnen unsere Rubrik Studien und Forschungsberichte.

Funktionsprinzip

Grundvoraussetzung zur Stromproduktion mit dem ERS ist eine Wärmequelle (Abwärme / Abgas). Beispiele für Wärmequellen sind industrielle BHKW und Dampferzeuger.

Mit speziell konstruierten Wärmetauschern, die unter anderen in Zusammenarbeit mit Industrieprodukte-Herstellern für die jeweiligen Gegebenheiten entwickelt und gefertigt sind, wird die Hitze in einem geschlossenen Kreislauf (bis 200 Grad Celsius mit Trägerfluid Wasser) zum ERS-Generator gebracht. Auch höhere bzw. deutlich höhere Temperaturen / Abwärmequellen können verarbeitet und genutzt werden. Dies ist der „Heißwasserkreislauf“ des ERS.

Der „Kaltwasserkreislauf“ des ERS (Wärmesenke), der von dem „Heißwasserkreislauf“ vollkommen abgekoppelt ist, dient dazu, die Abwärme / Abgase auf ein niedrigeres Temperaturniveau wieder nutzbar zu machen. Beim Wandlungsprozess wird umweltfreundlich und CO2-neutral Strom erzeugt. Der „Kaltwasserkreislauf“ kann dargestellt werden durch z. B. Motorkühlung, Frischlufterwärmung, Frischwasservorwärmung, Holztrocknung, Klärschlammtrocknung, Frischschlammerwärmung u. v. m. Das Temperaturniveau des „Kaltwasserkreislaufs“ bleibt beim Wandlungsprozess, bei dem Strom produziert wird, durch optimale Dimensionierung nahezu unverändert niedrig. Als Trägerfluid wird für den „Kaltwasserkreislauf“ insbesondere Wasser eingesetzt.

Grundsätzlich gilt: Je höher die Temperaturdifferenz zwischen heißer Wärmequelle (Heißwasserkreislauf) und Wärmesenke (Kaltwasserkreislauf), desto höher die Stromgewinnung und desto höher der Nutzungsgrad des ERS.

Nachfolgend das Grundlagenschema zum Energie-Rückgewinnungs-System (ERS). Abwärme nutzbar machen und zusätzlich umweltfreundlich Strom erzeugen:

2019-06-05 Schaubild smartE5 ERS

Nutzbare Wärmequellen

Als nutzbare Wärmequellen kommen sehr viele Quellen in Frage, wie z. B.

  • Industrielle, verfahrenstechnische Abwärme
  • Industrielle, produktionstechnische Abwärme
  • Umweltwärme aus Kreisprozess

Wenn eine Wärmequelle starken Schwankungen in ihrer Wärmeentwicklung unterworfen ist, kann das durch das ERS reguliert werden. Ziel ist eine stetige, möglichst gleichbleibende Stromproduktion.

Adaption der Wärme / Wärmetauscher

Die smartE5 GmbH hat sowohl eigene, individuelle Lösungen zur Übertragung der Wärme einer Wärmequelle zum ERS entwickelt und umgesetzt, als auch in Zusammenarbeit mit namhaften Industrieprodukte-Herstellern. Dabei wurde insbesondere darauf geachtet, dass der Wärmeaustausch so von statten geht, dass in bestehende Systeme und in Produktionsabläufe nicht eingegriffen wird.

Einsatz

Das ERS der smartE5 GmbH ist insbesondere deshalb so interessant, da es aus bereits bezahlter oder frei verfügbarer Wärme, Abwärme oder Verlustwärme Strom umweltfreundlich produziert. Die ERS sind vergleichsweise kleine Anlagen, die in der Regel sehr gut in die bestehenden technischen Anlagen bzw. in den strukturierten Aufbau der Anlagen mit eingebunden werden können.

Einmal installiert, leisten die ERS lange Dienst. Die Technik ist ausgereift.

Nutzung des produzierten Stroms

Nachdem das ERS die Wärme / Abwärme in nutzbaren Strom umgewandelt hat, kann der Strom wie folgt genutzt werden:

  • Eigennutzung. Das senkt die Betriebskosten
  • Einspeisung in das öffentliche Stromnetz. Das generiert Einkünfte bzw. Rendite
  • Grundsätzliche Eigennutzung, wenn jedoch weniger Strom benötigt wird, als produziert wird, dann Einspeisung in das öffentliche Stromnetz
  • Speicherung des Stroms oder der Überschüsse

Leistungsdaten und Skalierbarkeit der ERS

Die ERS der smartE5 GmbH sind in Leistungsgrößen zwischen 0,25 KW bis 50 KW erhältlich.

Sie sind modular konzipiert, sodass Anlagen auch problemlos erweitert werden können.

Jahresleistung je ERS: 2000 KWhel bis 400 MWhel.

Drehstromnutzung (380 V bis 400 V) ist ab 3,3 KWhel möglich.

Die ERS nutzen jedwede Form von thermischer Abwärme oder nicht genutzter Energie ab einer (empfohlenen) Temperaturdifferenz von 100 Kelvin.

Wirtschaftlichkeit

Das ERS der smartE5 GmbH ist überaus wirtschaftlich. Aus diesem Grund empfiehlt sich für viele Industriebetriebe der Kauf eines ERS. Die Investitionskosten sind vergleichsweise überschaubar. Verglichen mit einer Photovoltaik-Anlage zur Stromproduktion amortisiert sich das ERS i. d. R. sehr viel schneller. Das ERS benötigt keine Wartung, da insbesondere im ERS-Generator keine beweglichen Komponenten enthalten sind.

Positive Nebeneffekte in Sachen Wirtschaftlichkeit:

Beispiel Motoren:

Im Falle des Einsatzes eines ERS zur Motorenabwärmenutzung zur Stromerzeugung bedeutet dies u. a. für den Motor: Verbesserung des Wirkungsgrades des Motors, Schonung von Motorenbauteile, weniger Wartungsintervalle am Motor und Verlängerung der Nutzungsdauer des Motors. Damit werden Betriebskosten eingespart und zugleich Gewinne durch die Stromproduktion erzielt.

Beispiel Blockheizkraftwerk:

Ein ERS in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) erhöht im enormen Maße die Wirtschaftlichkeit und damit die Rentabilität der Gesamtanlage. Durch das ERS werden die staatlichen Fördervoraussetzungen durch Abführung der überschüssigen Wärme erfüllt. Die überschüssige Wärme wird in das ERS abgeführt und in Strom gewandelt. Damit kann zudem die Betriebsstundenzahl des BHKWs maßgeblich steigen. Ein Dauerbetrieb der Anlage, falls gewünscht, wird dadurch ermöglicht. Ein ERS ist ein „must have“ für jeden BHKW-Betreiber. Durch die ERS-Gesamtmaßnahmen kann die Amortisationszeit für das BHKW im Idealfall ca. halbiert werden.

Individuelle, auf Ihren Industriebetrieb zugeschnittene Lösungen

Das erfahrene und kreative Team der smartE5 GmbH freut sich darauf, Ihnen Ihre persönlichen, auf Ihre konkrete Situation bezogenen Fragen zum ERS zu beantworten, oder Ihnen ein individuelles Angebot zu unterbreiten. Bitte nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf!